CN112796297B

CN112796297B - 一种固化剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN112796297B
Application number: CN202011611473.7A
Authority: CN
Inventors: 王翠
Original assignee: Zhongke Shenglian Shanxi Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Zhongke Shenglian Shanxi Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2040-12-30
Also published as: CN112796297A

Abstract

本发明属于固化剂技术领域，更具体的涉及一种固化剂及其制备方法和应用。一种固化剂，制备原料按重量百分比计，包括：萘系聚合物30～45％、生物质多糖0.5～1.5％、羟基化合物1～8％、磺酸盐化合物1～6％、无机盐化合物1～8％、水补充余量至100％。本申请中采用特定无机盐化合物和萘磺酸钠甲醛缩合物之间的复配使用，发现在特定配比下，可以削弱土壤颗粒与水之间的结合能力，提高土壤的稳定性。对土壤的固化效果好，保证了土壤具有较好的机械强度，在工程使用的过程中减少了工程造价的成本，经济效益高。

Description

一种固化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于固化剂技术领域，更具体的涉及一种固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

土壤加固通常采用物理加固方法、化学加固方法和综合加固方法。物理加固方法使用机械的方法改变土质的力学性能，此方法不会改变土质固有的性质；化学加固方法通过加入其他添加剂，使土壤固有的性质发生变化；而综合加固的方法就是把物理加固方法和化学加固方法综合起来使用。

而化学加固方法一般是采用一种特定的土壤固化剂，土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料。根据需要加固的土壤的物理和化学性质，只需掺入一定量的固化剂，经搅拌、压实处理，即可达到需要的性能指标。

现阶段固化剂的发展随着对工程要求的提高逐渐呈现多样化态势，生产一种工艺简单、成本低廉、固化效果极佳的固化剂成为降低工程造价，提高工程质量的一个重要方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种固化剂，制备原料按重量百分比计，包括：萘系聚合物30～45％、生物质多糖0.5～1.5％、羟基化合物1～8％、磺酸盐化合物1～6％、无机盐化合物1～8％、水补充余量至100％。

作为一种优选的技术方案，所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物。

作为一种优选的技术方案，所述的萘磺酸钠甲醛缩合物包括NNO和MF。

作为一种优选的技术方案，所述的生物质多糖选自羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、卡拉胶中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述的无机盐化合物选自五水偏硅酸钠、无水偏硅酸钠、九水偏硅酸钠、偏铝酸钠中的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述的无机盐化合物、MF和NNO的重量比为1：4～6：6.5～8.5。

作为一种优选的技术方案，所述的羟基化合物选自三乙醇胺、乙醇钠、二乙醇胺、单乙醇胺、二甲基乙醇胺、二甲基氨基乙醇中的至少一种。

本发明的第二方面提供了一种固化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将水加入搅拌釜中，向其中加入无机盐化合物，混合搅拌；

2)向步骤1)中加入萘系聚合物，搅拌，混合；

3)然后向步骤2)中依次加入磺酸盐化合物、生物质多糖，搅拌混合；

4)最后向步骤3)中加入羟基化合物，搅拌至完全混合，检测，出料，得到固化剂。

作为一种优选的技术方案，步骤3)所述的磺酸盐化合物选自烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、羟乙基磺酸钠、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙中的至少一种。

本发明的第三方面提供了一种固化剂的应用，用于土壤固化领域。

有益效果：经本申请制备的固化剂，具有以下优点：

1.生产成本低，可大规模化工业生产；

2.对土壤的固化效果好，保证了土壤具有较好的机械强度，在工程使用的过程中减少了工程造价的成本，经济效益高；

3.本申请中采用特定无机盐化合物和萘磺酸钠甲醛缩合物之间的复配使用，发现在特定配比下，可以削弱土壤颗粒与水之间的结合能力，提高土壤的稳定性。

具体实施方式

结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。

在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

在一些优选的实施方式中，所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物。

在一些优选的实施方式中，所述的萘磺酸钠甲醛缩合物包括NNO和MF。

在一些优选的实施方式中，所述的NNO和MF的重量比为1～1.8：1。

NNO

NNO(CAS号36290-04-7)主要用于分散染料、还原染料、活性染料、酸性染料及皮革染料中作分散剂，磨效、增溶性、分散性优良；还可用于纺织印染、可湿性农药作分散剂，造纸用分散剂，电镀添加剂，水溶性涂料、颜料分散剂、水处理剂、炭黑分散剂等。NNO在工业上主要用于还原染料悬浮体轧染，隐色酸法染色，分散性与可溶性还原染料的染色等。

NNO，购于青岛优索化学科技有限公司。

MF

MF(CAS号9084-06-4)主要用作还原染料和分散染料的分散剂和填充剂，主要用于分散染料、还原染料研磨时的加工剂与分散剂。MF具有磨效好、分散性、耐热性、高温分散稳定好的优点，可使染料色光鲜艳，色力增高，着色均匀。MF还可用作混凝土的早强减水剂；可以用作还原染料研磨时的分散剂和还原染料悬浮体染色法染色时的分散剂；以及橡胶工业乳胶的稳定剂、制革工业的助鞣剂。

MF，购于青岛优索化学科技有限公司。

在一些优选的实施方式中，所述的生物质多糖选自羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、卡拉胶中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述的生物质多糖选自羧甲基纤维素钠。

在一些优选的实施方式中，所述的羧甲基纤维素钠的取代度为0.7～1.2。

羧甲基纤维素钠，购于河南盛之德商贸有限公司。

在一些优选的实施方式中，所述的无机盐化合物选自五水偏硅酸钠、无水偏硅酸钠、九水偏硅酸钠、偏铝酸钠中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述的无机盐化合物选自五水偏硅酸钠。

五水偏硅酸钠，购于广州穗欣化工有限公司。

在一些优选的实施方式中，所述的无机盐化合物、MF和NNO的重量比为1：4～6：6.5～8.5。

在实验过程中，申请人经过大量创造性实验探究得到，采用以无机盐化合物、MF和NNO的重量比为1：4～6：6.5～8.5复配的方式，可以利用体系中存在的强离子破坏土壤中土壤颗粒表面的双电层结构，减弱土壤表面与水的结合能力，而在无机盐化合物、MF和NNO的重量比为1：4～6：6.5～8.5时制备的固化剂，可以在生物质多糖和萘系聚合物形成的高分子空间结构内部均匀分散，增强体系中存在的活性基团的作用力，从而促进体系中反应物之间的范德华力和原子间的相互依附能力，从而将土壤粘结成整体，促进土壤的固化效果，提高土壤的强度和稳定性。

申请人发现，当本申请中无机盐化合物、NNO和MF缺少任何成分或者改变其重量比均会影响反应物与土壤颗粒表面的反应，进而影响土壤中水分的排除和消耗，从而造成固化剂的固化效果下降，土壤强度的急剧下降。

在一些优选的实施方式中，所述的羟基化合物选自三乙醇胺、乙醇钠、二乙醇胺、单乙醇胺、二甲基乙醇胺、二甲基氨基乙醇中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述的羟基化合物选自三乙醇胺。

三乙醇胺，购于茂名华粤云龙石化有限公司。

2)向步骤1)中加入萘系聚合物，搅拌，混合；

在一些优选的实施方式中，步骤3)所述的磺酸盐化合物选自烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、羟乙基磺酸钠、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，步骤3)所述的磺酸盐化合物选自木质素磺酸钠。

木质素磺酸钠，购于青岛优索化学科技有限公司。

本申请中的固化剂对使用的土壤无特别限制，可用于各地、各种土壤的固化。

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明的作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。

实施例

实施例1

一种固化剂，制备原料按重量百分比计，包括：萘系聚合物30％、羧甲基纤维素钠0.5％、三乙醇胺1％、木质素磺酸钠1％、五水偏硅酸钠1％、水补充余量至100％。

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物，为MF和NNO。

五水偏硅酸钠、MF和NNO的重量比为1：4：6.5。

NNO(CAS号36290-04-7)，购于青岛优索化学科技有限公司；MF(CAS号9084-06-4)，购于青岛优索化学科技有限公司；羧甲基纤维素钠，购于河南盛之德商贸有限公司；五水偏硅酸钠，购于广州穗欣化工有限公司；三乙醇胺，购于茂名华粤云龙石化有限公司；木质素磺酸钠，购于青岛优索化学科技有限公司。

一种固化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将水加入搅拌釜中，向其中加入五水偏硅酸钠物，混合搅拌；

2)向步骤1)中加入萘系聚合物，搅拌，混合；

3)然后向步骤2)中依次加入木质素磺酸钠、羧甲基纤维素钠，搅拌混合；

4)最后向步骤3)中加入三乙醇胺，搅拌至完全混合，检测，出料，得到固化剂。

实施例2

一种固化剂，制备原料按重量百分比计，包括：萘系聚合物45％、羧甲基纤维素钠1.5％、三乙醇胺8％、木质素磺酸钠6％、五水偏硅酸钠8％、水补充余量至100％。

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物，为MF和NNO。

五水偏硅酸钠、MF和NNO的重量比为1：6：8.5。

一种固化剂的制备方法参照实施例1。

实施例3

一种固化剂，制备原料按重量百分比计，包括：萘系聚合物35％、羧甲基纤维素钠0.6％、三乙醇胺4.5％、木质素磺酸钠4％、五水偏硅酸钠3％、水补充余量至100％。

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物，为MF和NNO。

五水偏硅酸钠、MF和NNO的重量比为1：5：6.8。

一种固化剂的制备方法参照实施例1。

实施例4

一种固化剂，制备原料按重量百分比计，包括：萘系聚合物40.4％、羧甲基纤维素钠0.6％、三乙醇胺4.5％、木质素磺酸钠4％、五水偏硅酸钠3％、水补充余量至100％。

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物，为MF和NNO。

五水偏硅酸钠、MF和NNO的重量比为1：6.8：6.8。

一种固化剂的制备方法参照实施例1。

实施例5

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物，为MF和NNO。

五水偏硅酸钠、MF和NNO的重量比为1：6.8：5。

一种固化剂的制备方法参照实施例1。

实施例6

一种固化剂，制备原料按重量百分比计，包括：萘系聚合物35％、羧甲基纤维素钠0.6％、三乙醇胺4.5％、木质素磺酸钠4％、五水偏硅酸钠6％、水补充余量至100％。

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物，为MF和NNO。

五水偏硅酸钠、MF和NNO的重量比为1：2.5：3.4。

一种固化剂的制备方法参照实施例1。

实施例7

一种固化剂，制备原料按重量百分比计，包括：萘系聚合物35％、羧甲基纤维素钠0.6％、三乙醇胺4.5％、木质素磺酸钠4％、水补充余量至100％。

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物，为MF和NNO；MF和NNO的重量比为1：1.36。

一种固化剂的制备方法参照实施例1。

实施例8

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物，为NNO；

五水偏硅酸钠、NNO的重量比为3：35。

一种固化剂的制备方法参照实施例1。

实施例9

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物，为MF；

五水偏硅酸钠、MF的重量比为3：35。

一种固化剂的制备方法参照实施例1。

实施例10

一种固化剂，制备原料按重量百分比计，包括：萘系聚合物35％、海藻酸钠0.6％、三乙醇胺4.5％、木质素磺酸钠4％、五水偏硅酸钠3％、水补充余量至100％。

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物，为MF和NNO。

五水偏硅酸钠、MF和NNO的重量比为1：5：6.8。

一种固化剂的制备方法参照实施例1。

性能测试：

1.无侧限抗压强度测试：取土壤样品加入本申请实施例1～10制备的固化剂，固化剂用量为土壤样品重量的0.01％，制成试件，压实度达95％，采用压力测试机测试土壤的无侧限抗压强度，并将测试结果统计于下表。

2.土壤含水率：取土壤样品加入本申请实施例1～10制备的固化剂，固化剂用量为土壤样品重量的0.01％，测试土壤添加固化剂前后的含水量，根据含水率计算公式含水率＝添加固化剂后土壤含水量/添加固化剂前土壤含水量×100％，并将测试结果统计于下表。

实验	无侧限抗压强度/MPa	含水率/％
			实施例1	8.95	3.2
实施例2	9.12	2.9
			实施例3	9.34	2.6
实施例4	7.03	8.4
			实施例5	7.45	7.9
实施例6	6.84	10.5
			实施例7	4.28	13.6
实施例8	3.52	15.4
			实施例9	4.35	14.3
实施例10	8.52	3.8

注：在测试过程中测试了不加固化剂的空白对照实验的含水率，实验结果显示是，空白试验的含水率为15.8％。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种固化剂，其特征在于，制备原料按重量百分比计，包括：萘系聚合物30～45％、生物质多糖0.5～1.5％、羟基化合物1～8％、磺酸盐化合物1～6％、无机盐化合物1～8％、水补充余量至100％；

所述的萘系聚合物选自萘磺酸钠甲醛缩合物；所述的萘磺酸钠甲醛缩合物包括NNO和MF；

所述的无机盐化合物选自五水偏硅酸钠、无水偏硅酸钠、九水偏硅酸钠、偏铝酸钠中的至少一种；

所述的无机盐化合物、MF和NNO的重量比为1：4～6：6.5～8.5。

2.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于，所述的生物质多糖选自羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、卡拉胶中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于，所述的羟基化合物选自三乙醇胺、乙醇钠、二乙醇胺、单乙醇胺、二甲基乙醇胺、二甲基氨基乙醇中的至少一种。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2)向步骤1)中加入萘系聚合物，搅拌，混合；

5.根据权利要求4所述的固化剂的制备方法，其特征在于，步骤3)所述的磺酸盐化合物选自烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸钠、羟乙基磺酸钠、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙中的至少一种。

6.一种根据权利要求1-3任一项所述的固化剂的应用，其特征在于，用于土壤固化领域。